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ZJC-50kV電氣介電擊穿強度試驗儀
技術(shù)方案書

一、概述：
       本儀器是根椐新頒布的國標(biāo)GB/T 1408.1（等同于IEC60243-1）《固體絕緣材料電氣強度試驗方法 工頻下的試驗》。
       主要用于各種電氣用塑料電壓擊穿、陶瓷擊穿電壓、紙張介電性能、橡膠介電強度、橡塑電氣強度、環(huán)氧樹脂擊穿強度、膠水直流擊穿電壓、膠帶介電擊穿強度、漆包線耐電壓擊穿、薄膜電壓擊穿強度、絕緣膠帶電氣擊穿強度、膠黏帶電氣介電強度、管材耐壓介電強度、膠粘劑工頻擊穿強度、PCB基材擊穿電壓強度、薄膜擊穿電壓、尼龍介電強度、三防漆擊穿電壓、隔膜擊穿強度、絕緣紙介電性能測試
等絕緣材料的擊穿電壓和電氣強度測試。

二、功能特點：
1主控制部分由西門子PLC和10寸步科觸摸屏控制，有電流和電壓的實時曲線描述功能，合閘、零位、升壓、降壓等監(jiān)控功能，顯示直觀、操作方便；
2采用數(shù)字濾波技術(shù)，避免了擊穿瞬間強烈放電干擾對試驗結(jié)果的影響，保證了試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性；
3門連鎖開關(guān)采用24V安全電壓，安全可靠；
4耐壓試驗時有自動穩(wěn)壓功能（不受電網(wǎng)電壓波動影響）；
5升壓速度從（0.01～5.00）kV/s無級可調(diào)。

三、主要技術(shù)參數(shù)：
1 最高試驗電壓：AC 50.0kV
2 有效電壓測量范圍：最高試驗電壓值的（20～100）%
3 試驗電壓準(zhǔn)確度：優(yōu)于1.5%（20%～100%有效電壓測量范圍內(nèi)相對誤差）
4 容量： 3kVA
5 保護電阻：（25～50）kΩ
6  跳閘時間：＜60ms
7 升壓速度：（0.01～5.00）V/s
8 耐壓時間范圍：1s～30min    精度：＜0.1%
9 測試電流：5～50mA  
10 過流保護：5～50mA可調(diào)
11 建議使用環(huán)境溫濕度：（23±2）℃  （50±5）%
12 電源：220V±10%  10 A  50Hz 無需漏電保護

四、結(jié)構(gòu)與組成：
1 本系統(tǒng)由兩部分組成
（1）控制部分。擊穿儀主機內(nèi)裝電氣控制系統(tǒng)，以控制高壓的升降、測量，試驗的啟動、停止，擊穿、閃絡(luò)的識別和跳閘保護，試驗終止的判斷，數(shù)據(jù)的顯示等。
（2）高壓試驗部分。由試驗變壓器、保護電阻、電極系統(tǒng)（可選配）等組成。
2 尺寸與重量
尺寸：約750 mm（深）×650mm（寬）×1200mm（高）
重量：約70kg

五、電氣介電擊穿強度試驗儀工作原理簡介：
絕緣耐壓測試儀/電氣擊穿強度測定儀器由控制部分和高壓試驗部分組成。由PLC和觸摸屏控制整個儀器運行，其原理圖見附錄3。
在觸摸屏上設(shè)置界面設(shè)置好升壓方式、試驗電壓值、耐壓時間值，升壓速度確定后回到主界面，啟動運行后，PLC按預(yù)先設(shè)定的升壓方式和升壓速度控制步進電機，從而帶動調(diào)壓器升高試驗電壓，并同步測量試驗電壓，由觸摸屏顯示電壓值，并描繪出實時曲線。變壓器高壓端串聯(lián)一個保護電阻接到電極系統(tǒng)的上電極，施加到試樣上。
當(dāng)試驗電壓達到預(yù)設(shè)值，保持耐壓時間（升壓方式為恒定耐壓）過后，試樣還未擊穿，系統(tǒng)自動降壓回零跳閘；若在升壓過程中試樣擊穿，過流繼電器將迅速切斷電路自動降壓回零，觸摸屏將保持最高擊穿試驗電壓值顯示。

六、面板控制功能介紹：
6.1、前面板：
（1）高壓指示燈。位于控制臺右側(cè)，此燈亮?xí)r表示已啟動，主回路接通，指示試驗變壓器已有電壓。
（2）紅色/黃色急停按鈕。位于控制臺右側(cè)，在緊急情況下按下此按鈕將切斷主回路電壓，此按鈕帶有自鎖功能，按下順時針旋轉(zhuǎn)可以解鎖。
（3）觸摸屏。位于控制臺中央，用于設(shè)置試驗參數(shù)，顯示測量值、描繪曲線、顯示狀態(tài)監(jiān)控和按鈕操作等功能。
（4）電源開關(guān)。位于控制臺下邊，控制提供給控制部分和高壓試驗部分的電源緊急情況下可斷開此開關(guān)。
6.2、后面板：
（1）變壓器連接線。變壓器的輸入端和測量繞組線。
（2）220V電源針座（四芯航空針座）。連接電源線，提供控制部分和高壓試驗部分的電源。
（3）接地柱。使控制柜機殼、電源地線、濾波系統(tǒng)與接地系統(tǒng)（大地）相連。
（4）門聯(lián)鎖開關(guān)。連接門聯(lián)鎖裝置與控制部分主接觸器線圈。
6.3、觸摸屏主界面：

 

（1）升壓方式。按照GB/T1408.1標(biāo)準(zhǔn)要求，升壓方式快速升壓、恒定耐壓、逐級20s、逐級60s升壓方式，其中慢速和極慢速升壓選擇快速升壓方式，配合速度設(shè)置完成。
（2）試驗電壓。在快速升壓方式下，啟動后在升壓過程中擊穿電壓顯示值和實時電壓值同步顯示，當(dāng)試品發(fā)生擊穿時，顯示擊穿電壓值；在恒定耐壓方式下，啟動后在升壓過程中擊穿電壓顯示值和實時電壓值同步顯示，當(dāng)達到耐壓電壓值時，顯示的是最大電壓值。
（3）升壓速度。顯示系統(tǒng)的升壓速度，逐級升壓時顯示無效。
（4）試驗電流。顯示的是系統(tǒng)運行的總電流值。
（5）試驗時間。在恒定耐壓、逐級60s和逐級20s升壓方式下起作用，當(dāng)耐壓電壓值達到設(shè)定之后開始計時。
（6）狀態(tài)監(jiān)控?zé)簟?br data-filtered="filtered" style="margin: 0px; padding: 0px;"/>合閘：紅色表示合閘，灰白色表示分閘；
零位：紅色表示調(diào)壓器在下限位，灰白色表示不在下限位；
上限：紅色表示調(diào)壓器到上限位，灰白色表示不在上限位；
門鎖：紅色表示門是關(guān)閉的，灰白色表示門是打開的；
升壓：紅色表示步進電機正轉(zhuǎn)升壓，灰白色表示電機不在升壓狀態(tài)；
降壓：紅色表示步進電機反轉(zhuǎn)降壓回零，灰白色表示電機不在降壓狀態(tài)；
暫停：紅色表示步進電機處在暫停狀態(tài)，一般電機在電壓達到設(shè)定值或回到零位后會暫停，灰白色表示電機在運轉(zhuǎn)狀態(tài)；
（6）狀態(tài)指示燈。PWR表示觸摸屏的電源指示燈，亮表示電源正常；CPU表示觸摸屏運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，CPU的閃爍頻率表示觸摸屏運行程序的多少；COM表示通訊，常亮表示正在和PLC高速通訊。
（7）啟動按鈕。在設(shè)置好試驗參數(shù)后，按此按鈕系統(tǒng)先自動清零各顯示數(shù)據(jù)和曲線，然后自動升壓。
（8）停止按鈕。按此按鈕后PLC將發(fā)指令切斷主回路。
（9）曲線圖。用以顯示實時電壓和電流的曲線圖，顯示的是當(dāng)前時刻往100秒的電壓和電流曲線圖。
6.4、觸摸屏設(shè)置界面：
點擊右上角設(shè)置按鈕后進入設(shè)置界面（藍色背景界面）。

 

（1）升壓方式。點擊將顯示下拉菜單，可選擇快升、耐壓、逐級20、逐級60升壓方式。
（2）試驗電壓?？焐绞綍r用于設(shè)置試驗的上限電壓值，電壓值的設(shè)置范圍為0.１-50.0kV；當(dāng)在耐壓方式時設(shè)置的是耐壓電壓值；當(dāng)在逐級20和逐級60方式時，設(shè)置的電壓值是第一級的電壓值。
（3）試驗電流。電流的設(shè)置值是過流保護閥值，用于設(shè)置當(dāng)PLC測量到電流值超過此電流時，發(fā)出停止指令，電流值的設(shè)置范圍為5.0-50.0mA。
（4）升壓速度。用手觸摸顯示窗口跳出輸入鍵盤，輸入試驗所需的速度，速度設(shè)置值范圍為（0.01～5.00）kV/s，按enter確定輸入。
（5）設(shè)置時間。在耐壓方式下可以設(shè)置耐壓的時間，設(shè)定范圍1s～30min，逐級20和逐級60不需要設(shè)定耐壓值。
設(shè)置完成后點擊確定按鈕退出。
6.5、觸摸屏系統(tǒng)參數(shù)界面：
點擊左下角系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置按鈕后進入系統(tǒng)監(jiān)控界面。
（1）系統(tǒng)時間。輸入可修正當(dāng)前時間。
（2）50kV線性。用于調(diào)整修正交流試驗下的試驗電壓值，具體修正舉例如下：標(biāo)準(zhǔn)分壓器顯示50.5kV，觸摸屏顯示50.0kV，顯示值偏小，相對誤差的計算應(yīng)是50.0-50.5=-0.5，-0.5/50.5=-0.0099，偏小約1%，系數(shù)應(yīng)修改為現(xiàn)有的倍率系數(shù)（例如是1.000）×（1+0.0099）≈1.010，將倍率系數(shù)1.000修改為1.010即可；再比如標(biāo)準(zhǔn)分壓器顯示49.5kV，觸摸屏顯示50.0kV，顯示值偏大，按照上述的計算方法將現(xiàn)有的倍率系數(shù)K（例如是1.000）×（1-0.0101）≈0.99，將倍率系數(shù)K1.000修改為0.990即可。
 
（3）100kV零點。用于修正電壓的零值，如標(biāo)準(zhǔn)器具的電壓值在30.0kV時對應(yīng)的觸摸屏顯示值是30.2kV，標(biāo)準(zhǔn)器具的電壓值在80. 0kV時對應(yīng)的觸摸屏顯示值是80.2kV，高量程和低量程時觸摸屏顯示值都高于標(biāo)準(zhǔn)值0.2kV，可將零點設(shè)置為-0.2，即可將數(shù)值修正后同標(biāo)準(zhǔn)器具值一樣。
（4）其余的參數(shù)設(shè)置請參考（2）和（3）。
（5）內(nèi)存清除。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)“Hmi Flash Full"時表示系統(tǒng)內(nèi)存占有已接近滿，點擊此按鈕清除內(nèi)存。
6.6、觸摸屏數(shù)據(jù)監(jiān)控界面：
在系統(tǒng)參數(shù)界面點擊右下角狀態(tài)監(jiān)控按鈕后進入數(shù)據(jù)監(jiān)控界面。
數(shù)據(jù)監(jiān)控界面一共有44個數(shù)值，數(shù)值1代表當(dāng)前數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)2代表當(dāng)前往前推60ms的數(shù)值，數(shù)據(jù)3代表當(dāng)前往前120ms數(shù)值，數(shù)據(jù)4依次類推……，44個數(shù)據(jù)代表了最近2.5秒采樣的電壓值。在樣品擊穿后，可以觀察樣品擊穿瞬間和之前的2.5秒內(nèi)的數(shù)值，對比確定主控界面中的擊穿值是否正確。

6.7、PLC功能介紹：
 
 
圖示中上排端子表示PLC的輸出端Q0.0～0.7和Q1.0～1.1，其中：Q0.0——步進電機脈沖發(fā)生輸出端；
Q0.1——電機正反轉(zhuǎn)方向，高電平反轉(zhuǎn)；
Q1.0——是啟動指令發(fā)出端。
Q1.1——是停止指令發(fā)出端。
圖中下排端子表示PLC輸出端I0.0～0.7，和I1.0～I1.5，其中：I0.3——是電壓值的輸入端，為脈沖信號；
I0.4——是電流值的輸入端，為脈沖信號；
I0.5——表示門聯(lián)鎖開關(guān)狀態(tài)輸入端；
I1.1——表示下限位狀態(tài)輸入端；
I1.0——表示上限位狀態(tài)輸入端；
I1.3——表示主接觸器的合閘狀態(tài)輸入端；
M和L+表示PLC的CPU工作電源輸入端；1M和2M表示PLC的I/O口電源接地端；
1L+和2L+表示PLC的I/O口電源正端。
注意：如果I/O口處于運行狀態(tài)，相應(yīng)的指示燈會亮。

七、線路聯(lián)接：
7.1、地線聯(lián)接：

圖中1為地面部分
圖中2為砸入地下的鍍鋅角鋼
圖中3為將砸入地下的數(shù)根角鋼聯(lián)在一起的鍍鋅角鋼，引出地面作為接地極。
圖中4為接入實驗室的多股銅線或金屬排
接地系統(tǒng)必須使用3根或3根以上的鍍鋅角鋼砸入地下，角鋼布置成一個方陣，建造于潮濕的地方，以3根角鋼為例說明。
1 挖一0.5米深、3米寬、3米長的坑。
2 將2.5米長的3根角鋼用大鐵錘砸入地下，3根角鋼成一直線或是成一個等邊三角形，每兩根角鋼間相距2.5米。
3 在離地面0.5米深的地方將砸入地下的3根角鋼焊接在一起。
4 用10mm²以上的多股銅線或金屬排（建議用鍍鋅鋼排或銅排）將接地系統(tǒng)引入實驗室。
5 焊接好之后用泥土將0.5米深的坑填滿。
6 若要使接地系統(tǒng)更加良好，可將砸入地下的角鋼之間用木碳和工業(yè)鹽填充。
7 用接地電阻測量儀定期地測量接地電阻值，確保在4Ω以下。

附錄3 原理圖

1  主電路控制         9  耐壓時間設(shè)定
2  跳閘電流控制     10  升壓方式設(shè)定
3  試驗變壓器         11  清零
4  充電保護電阻     12  啟停
5  試驗電極及試樣  13  電子線路及PLC
6  測量電壓變換     14  試驗電壓顯示
7  試驗電壓設(shè)定      15  工作狀態(tài)監(jiān)控
8  升壓速度設(shè)定      16  打印
 
附錄4 接線圖